حالات استخدام حوسبة الحافة: ثماني طرق تستفيد من خلالها المنظمات من حوسبة الحافة

انظر إلى الجزيء الذي يحتوي على ذرات في مدارات مختلفة تدور حول نواة. افترض الآن أن الجزيء هو بيئتنا الحاسوبية. في حالات المؤسسات العادية، يتم توزيع قوة الحوسبة على مركز بيانات مركزي (النواة). وتشير الذرات الموجودة في المدارات الخارجية حول النواة إلى أجهزة الحافة التي تأخذ اتجاهها من مركز البيانات.

ومع ذلك، في بنيات حوسبة الحافة، لا يكون لأجهزة الحافة هذه أي تفاعل مباشر مع مركز البيانات. فبدلاً من ذلك، تحدث التفاعلات بين مصادر البيانات المدارية هذه عند أو بالقرب من مكان وجودها الفعلي، أي عند حدود شبكة الوصول أو داخلها، على حافة الشبكة. وبما أن مسافة التنقل التي تقطعها هذه البيانات قد تم تقصيرها بشكل كبير، فقد أدى هذا إلى انخفاض معدلات زمن الانتقال بشكل كبير.

عادةً ما تتم إدارة البنية التحتية لحوسبة الحافة من قبل العديد من مزودي الخدمة الذين يضعون عادة موارد الحوسبة عند أو داخل طبقة التنفيذ على حدود شبكة الوصول. طبقة التنفيذ هي نطاق يقع بالقرب من الحافة الخارجية لبيئة الحوسبة التي تدير عملية تعيين مهام الحوسبة وتنفيذها وإتمامها. ويتيح وضع الأصول بالقرب من طبقة التنفيذ لحوسبة الحافة إمكانية تقديم أداء أسرع للمهام.

يمكن أن يشمل مقدمو الخدمات المختلفون، الذين ينشئون معًا نظامًا بنائيًا رقميًا، الموردين والتطبيقات ومقدمي خدمات البيانات التابعين لجهات خارجية. كما يُمكن استخدام أجهزة الحافة في المواقف المحلية.

المركبات ذاتية القيادة (AVs) هي سيارات وشاحنات ذاتية القيادة تستخدم حوسبة الحافة لمساعدة أنظمة الملاحة في السيارات على جمع وتفسير التدفق الذي لا ينتهي من البيانات التي توفرها مدخلات أجهزة الاستشعار المختلفة (مثل الرادار وتقنية الكشف عن الضوء وتحديد مداه (LiDAR) وكاميرات المرور). ونظرًا لأن حركة المرور تتغير باستمرار، فمن المهم أن يكون نظام الملاحة قادرًا على تفسير هذه البيانات والتصرف بناء عليها في الوقت الفعلي.

تعرف وزارة الطاقة المركبات ذاتية القيادة على أنها مركبات مجهزة بالتقنيات التي يمكنها تشغيل تلك السيارة دون تحكم مباشر من السائق. ويوجد الآن ما لا يقل عن 25 شركة صناعة سيارات مختلفة بدأت بالفعل شكلا من أشكال تنفيذ مركبات ذاتية القيادة (AV). وتضم هذه المجموعة الشركات المصنعة الرائدة مثل BMW وFord وMercedes-Benz Group AG وTesla وCadillac.

وقد دخلنا الآن مرحلة التنفيذ حيث يختبر المصنعون نماذجهم الأولية. وهناك العديد من الجوانب التي تجعل هذه المرحلة من التطوير صعبة بشكل خاص.

بالإضافة إلى ذلك، تم اختبار المركبات ذاتية القيادة ولا يزال يجري اختبارها في ظروف حركة المرور الفعلية، حيث يمكن أن تتغير ظروف القيادة على الفور تقريبًا. والآن، نظرًا لأن شركات صناعة السيارات تدمج تقنيات من شأنها بالتأكيد أن تجعل بعض السائقين يولون اهتمامًا أقل لأعمال القيادة الفعلية بأنفسهم، فإنهم يحاولون أيضًا إضافة ميزات للتأكد من عدم تشتت سائقي المركبات ذاتية القيادة بشكل كبير.

على سبيل المثال، يحتفظ نظام Mercedes Drive Pilot بكاميرا مثبتة على لوحة القيادة وموجهة نحو وجه السائق لذلك، في حين أنه يمكن للسائق تسلية نفسه بلعب لعبة فيديو فعلية على لوحة القيادة، إلا أنه إذا شعرت الكاميرا أن السائق غادر مقعد القيادة أو كان عاجزًا (بسبب النوم العرضي)، يتم إيقاف تشغيل النظام. وهذا النظام قيد الاختبار بوصفه برنامج بدء تشغيل في ولاية نيفادا، حيث يمكن قيادة هذه السيارات، ولكن بسرعات لا تزيد عن 40 ميلاً في الساعة.

هناك نقطة مهمة أخرى يجب أخذها في الاعتبار وهي المسألة الشائكة المتعلقة بإدارة حركة المرور، حيث تعمل حوسبة الحافة على معالجة مشاكل إدارة المرور من خلال معالجة البيانات التي يتم جمعها عند تقاطعات المرور محليًا. ولهذا العديد من الميزات، مثل زيادة السلامة للمشاة، وتحسين ظروف المرور، وتنسيق المسار بشكل أكثر سلاسة لمركبات الطوارئ.

تدعم حوسبة الحافة حتى "الشاحنات ذاتية القيادة" قوافل الشاحنات، حيث يمكن للمشغل البشري قيادة شاحنة رئيسية بينما تظل الشاحنات خلفها متصلة في سلسلة تعاقبية افتراضية وفي خطوة تامة ويتم التحكم بها من خلال إشارات الراديو

إلى جانب القدرة على التنقل في الطرق، يجب تدريب المركبات ذاتية القيادة على مشاركة الطريق والتسامح مؤقتًا بالقيادة السيئة من السائقين البشريين، وكذلك من المركبات ذاتية القيادة الأخرى. علاوة على ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذه التقنية تحمل معها تكاليف بنية تحتية أخرى، مثل تكلفة تحديث أشارات المرور بأجهزة الحافة مثل مستشعرات إنترنت الأشياء للتواصل الفوري مع المركبات ذاتية القيادة المارة وتحديثها لتغيير أنماط حركة المرور أو تحديثات البناء أو تحذيرات الطقس.

تضفي حوسبة الحافة لمسة جديدة على Content Delivery Network، مما يساعد فناني الأداء ومواهبهم في الوصول إلى طيف أوسع من الجمهور. ويتم ذلك من خلال استخدام ذاكرة التخزين المؤقت للحفاظ على صفحات الويب والموسيقى ومحتوى بث الفيديو على الحافة. وهذه هي الطريقة التي يمكن بها لحوسبة الحافة خفض مستويات زمن الانتقال وضمان تشغيل الفيديو والصوت بجودة أفضل عندما يقوم المستهلك ببث المحتوى.

يتم استخدام نفس المبدأ الأساسي من قبل الناشرين الذين يقدمون تجارب ألعاب قائمة على السحابة، حيث يتم لعب الألعاب في خوادم بعيدة توجه حركة اللعبة إلى شاشة اللاعب. ويستفيد هؤلاء الناشرون وألعابهم أيضًا من زمن الانتقال المنخفض لحوسبة الحافة، مما يساعد بشكل كبير تطبيقات الواقع الافتراضي (VR).

ولعل الاستخدام الأكثر أهمية للحوسبة المتطورة يكون في المستشفيات والمرافق الطبية الأخرى، حيث يمكن أن تعني سرعة المعلومات حرفيًا الفرق بين الحياة والموت، حيث تعمل حوسبة الحافة على مكافحة زمن الانتقال من خلال معالجة البيانات المحلية بحيث يمكن توجيه بيانات المريض الرئيسية على الفور إلى المتخصصين في الرعاية الصحية لتحليل المعلومات الصحية في الوقت الفعلي.

باستخدام حوسبة الحافة، يمكن للأطباء الحصول على المعلومات التي يحتاجون إليها في الوقت الفعلي ويمكن لطاقم التمريض إنشاء لوحات معلومات كاملة للمرضى. ويصبح هذا الوصول إلى البيانات أكثر أهمية مع خطورة الإجراءات الجراحية، وتعتمد المستشفيات على حوسبة الحافة في أثناء الإجراءات التي يتم التحكم فيها عن بُعد، مثل العمليات الجراحية بمساعدة الروبوت.

ولحوسبة الحافة ميزات أخرى يستفيد منها القطاع الصحي. كما هو الحال، هناك حالات لا حصر لها في المستشفيات حيث لا تكون أجهزة المراقبة المختلفة ومعدات التشخيص الأخرى متصلة. سيكون البديل عن فقدان هذا التدفق المستمر من البيانات المفيدة بالنسبة لمقدمي الرعاية الصحية عادةً تخزين البيانات على سحابة تابعة لجهة خارجية.

ولكن هناك مجال رئيسي آخر ظهر في السنوات الأخيرة وهو خصوصية المريض. تم تصميم القوانين والمعايير التي يتم تطبيقها من خلال بروتوكولات قانون إخضاع التأمين الصحي لقابلية النقل والمساءلة (HIPAA) (يؤدي الرابط إلى صفحة خارج موقع ibm.com) جزئيًا للمساعدة في ضمان حقوق خصوصية البيانات لمواطني الولايات المتحدة. وتدعم حوسبة الحافة هذه المعايير من خلال السماح بمعالجة البيانات محليًا، بدلاً من معالجتها على سحابة جهة خارجية، والتي يمكن أن تعاني من مخاطر أمنية.

المصانع مليئة بالفرص لاستخدام حوسبة الحافة. تساعد حوسبة الحافة في تنسيق جهود الأتمتة وفي التأكد من وجود إمدادات كافية من الأصول الخام اللازمة للتصنيع.

إحدى الطرق القيمة التي تساعد بها حوسبة الحافة جهود التصنيع هي من خلال التعلم الآلي البسيط (tinyML)، والذي يدعم ممارسات الصيانة التنبؤية من خلال العثور على حالات خلل في التصنيع. وتشمل النتائج الإيجابية لـ tinyML الكشف المبكر عن أي إجراءات صيانة مطلوبة، وتقليل فترات التعطل عن العمل، وزمن الانتقال المحدود، وانخفاض تكاليف التشغيل.

تعتمد التقنية القابلة للارتداء على حوسبة الحافة لتزويد المستخدمين النهائيين بملابس متطورة تؤدي وظائف تقنية، مثل السترات التي تحتوي على قواعد شحن للأجهزة الإلكترونية.

غالبًا ما تتم مناقشة الزراعة في سياق الاستدامة، ولكن هناك أيضًا الجانب التصنيعي للزراعة، حيث وتساعد حوسبة الحافة المزارعين في المناطق الريفية في الحصول على وصول ثابت إلى الاتصال عالي السرعة، والذين يحتاج إليه بشدة من أجل الاستفادة من تطبيقات الزراعة المتقدمة. وتمكن حوسبة الحافة المزارعين من استخدام الشبكات اللاسلكية الخاصة في المناطق الريفية، مما يدعم استخدامهم للأتمتة وتحليلات البيانات. ومن خلال منح المزارعين إمكانية الوصول إلى المعلومات في الوقت الفعلي، يمكن تعظيم إنتاج المحاصيل وتحسين كفاءتها.

عندما يتعلق الأمر بتوفير تجربة ممتعة للعملاء، يبحث تجار التجزئة دائما عن ميزة تنافسية. وتمنح حوسبة الحافة موفري البيع بالتجزئة عدة طرق لإنشاء تجارب مستخدم لا تنسى. وفيما يتعلق بكثير من تجار التجزئة، توفر الحوسبة الشبكية طريقة أخرى للتقدم على المنافسين، خاصة في مجال التجارة الإلكترونية. والحوسبة الشبكية هي نوع من الحوسبة الموزعة حيث تعمل مجموعة من الآلات و/أو الشبكات معًا لغرض حوسبة مشترك.

بالإضافة إلى ذلك، هناك تقنية جديدة تسمح باستخدام تقنية التعرف على الوجه مع العملاء. وعند دمج هذه التقنية بالكامل، فإنها ستمكن المتاجر من الحفاظ على تحرك طوابير تسجيل السلع والمغادرة بسرعة.

تتضمن الحجة القوية الأخرى لاستخدام حوسبة الحافة جهود إعادة التوريد للتأكد من أن المخزون يواكب طلب المتجر. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام الكاميرات وعلامات تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) ونشر برنامج التعرف على الأشياء جنبًا إلى جنب مع معلومات المنتج الحالية.

علاوة على ذلك، أثناء تصفح هؤلاء المستهلكين في المتجر، يمكنهم تلقي تذكيرات مفيدة وتوصيات بالمنتج تدور حول عمليات الشراء السابقة. ويساعد هذا الاهتمام بالتفاصيل في خلق تجربة تسوق أكثر ثراء وتخصيصًا.

لا توجد قضية أكثر أهمية تحيط بالحوسبة من أمن البيانات، وقد تم تصميم حوسبة الحافة خصيصًا لتعزيز الأمان. وهي تبدأ من "البوابة الأمامية" بمحاولة منع البرامج الضارة من إصابة أنظمة الكمبيوتر الخاصة بالمنظمات من خلال تنفيذ بروتوكولات الأمن الإلكتروني التي تمنع البرامج الضارة من الوصول إلى أهداف نقطة النهاية المقصودة داخل النظام.

ربما تحتاج جميع الصناعات على الأقل إلى بعض تدابير الأمن الإلكتروني الإضافية. لكن بعض الصناعات (مثل مقاولي الدفاع) لديها حاجة خاصة للأمن الذي يحل محل جميع الاعتبارات الأخرى. وبخصوص الشركات العاملة في مثل هذا الفضاء، توفر حوسبة الحافة أقصى درجات الأمان، باستخدام معالجة البيانات المحلية لحماية المعلومات المهمة من التعرض المحتمل للخطر الناشئ عن الحوسبة السحابية.

وبطبيعة الحال، يعد الأمان المُعزز أيضًا أمرًا أساسيًا للمنظمات المالية، وإحدى الطرق التي تساعد بها حوسبة الحافة شركات التقنيات المالية هي توفير قدرات محسنة للكشف عن الاحتيال. وعندما تحدث معالجة البيانات بالقرب من مصدرها الأصلي، فإنها تسرع تحليل البيانات ويمكن اكتشاف المعاملات الاحتيالية بشكل أسرع.

نظرًا لأن حوسبة الحافة تقدم كثيرًا من الميزات المحتملة للشركات، فقد يكون من المفاجئ معرفة أنه يمكنها مساعدة البيئة كذلك. ومن طرق استخدام حوسبة الحافة لمساعدة البيئة، هي استخدامها لمراقبة الأنواع المحمية من الحياة البرية التي تعيش في الأماكن النائية، حيث يمكنها مساعدة مسؤولي الحياة البرية وحراس المتنزهات في تحديد أنشطة الصيد غير المشروع وإيقافها، وأحيانًا يتم الأمر قبل حدوث هذه الجرائم.

ومن الاستخدامات الأخرى المهمة للغاية لحوسبة الحافة إدارة الطاقة. وتدعم حوسبة الحافة استخدام الشبكات الذكية، والتي يمكنها توفير الطاقة بشكل أكثر كفاءة ومساعدة الشركات في تقليل بصمتها الكربونية. والحوسبة الشبكية هي نوع من الحوسبة الموزعة حيث تعمل مجموعة من الآلات و/أو الشبكات معًا لغرض حوسبة مشترك. ويتم استخدام الموارد بطريقة مثلى، وبالتالي تقليل كمية الهدر التي يمكن أن تحدث عند استهلاك كميات كبيرة من الطاقة.

عند الحديث عن إدارة الطاقة، تدعم حوسبة الحافة أيضًا مراقبة أصول النفط والغاز عن بعد، وهذا ليس بالأمر الهين بالنظر إلى بعض المناطق الوعرة التي يتم فيها التنقيب عن النفط (على سبيل المثال، قاع المحيط). وتعزز حوسبة الحافة استخدام التحليلات في الوقت الفعلي وتجعلها أقرب إلى الأصل المحدد، مما يحد من الحاجة إلى الاتصال السحابي.

بينما يقوم المهندسون المدنيون بصياغة التصاميم الحضرية، يقوم عدد متزايد منهم بتضمين المدن الذكية في تخطيطهم للمساعدة في دفع الابتكار المدني وزيادة الاستدامة. وعلى نفس المنوال، يستخدم المهندسون الحضريون حوسبة الحافة لمساعدتهم في حساب القياسات المتعلقة بالصيانة التنبؤية للهياكل، بالإضافة إلى التطبيقات المتعلقة بالسلامة الإنشائية العامة.

وبخصوص البلديات، تساعد حوسبة الحافة الحكومات المحلية ووكالات المرور وكيانات النقل المختلفة من خلال مساعدتها في إدارة أساطيلها من مركبات المدينة باستخدام أحدث الظروف في الوقت الفعلي. كما يمكن استخدام منصات حوسبة الحافة لتحليل أنماط حركة المرور وتخفيف الازدحام في تلك المناطق.

بالإضافة إلى هذه الخدمات، يمكن استخدام أجهزة الحافة لمعالجة بيانات الاستخدام في الميدان، أينما وجدت. ويمكن لموظفي البلدية استخدام أجهزة الحافة لالتقاط البيانات من البنية التحتية العامة وشبكات الطاقة ومصادر البيانات الأخرى التي قد تشير إلى الحاجة إلى اتخاذ إجراءات عاجلة.